无线通信系统中通信和计算资源极为稀缺，如何高效地利用有限的资源为用户提供更加可靠、稳定的服务是当前面临的巨大挑战。本书从提高传输能力、减少传输内容、将业务本地化、利用预测信息四个方面探讨无线通信资源的优化与分配，主要内容包括绪论、频谱聚合系统中时延受限的能量有效调度研究、面向队列稳定性的异构频谱聚合系统共存研究、面向队列稳定性的协作多播系统通信资源分配研究、基于稳定性的移动边缘计算系统时延优化研究、基于稳定性的内容边缘存储系统的分布式转发和缓存策略研究、基于高斯过程的网络流量模型动态拟合与多步预测研究、总结与展望。
王一钍，男，于浙江大学获信息与通信工程博士学位，现工作与北方民族大学，从事通信与信息相关领域的科研和教学工作。主持国家自然科学青年基金等4项，论文学术论文35篇（第一作者22篇）。讲授本科生的机器学习、传感器原理与检测技术、通信原理等课程。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 无线通信系统发展概述 1
1.2 移动业务的需求 2
1.3 研究意义 3
1.4 队列稳定性的定义 5
1.5 影响队列稳定性的因素 6
1.6 相关领域研究现状 9
1.7 主要内容与结构安排 15
参考文献 18
第2章 频谱聚合系统中时延受限的能量有效调度研究 27
2.1 概述 27
2.1.1 频谱聚合技术 27
2.1.2 时延优化在频谱聚合系统中的挑战 27
2.1.3 频谱聚合系统研究现状 28
2.1.4 贡献 29
2.2 频谱聚合系统模型 30
2.3 面向队列稳定性的功率最优算法设计 33
2.3.1 差异化注水原则 33
2.3.2 信道分配以及速率控制 40
2.3.3 能耗及时延性能分析 46
2.4 仿真结果 51
2.5 结论 54
参考文献 55
第3章 面向队列稳定性的异构频谱聚合系统共存研究 59
3.1 概述 59
3.1.1 异构频谱聚合技术 59
3.1.2 实现队列稳定性在异构频谱聚合系统中的挑战 59
3.1.3 异构频谱聚合系统研究现状 60
3.1.4 贡献 61
3.2 异构频谱聚合系统模型 62
3.2.1 异构频谱聚合系统 62
3.2.2 资源分配模型 63
3.2.3 队列动态方程及稳定性 64
3.2.4 优化问题 65
3.3 面向队列稳定性的异构资源调度算法 66
3.3.1 单用户异构频谱聚合系统的资源分配 66
3.3.2 多用户异构频谱聚合系统的资源分配 74
3.4 实际应用前景 79
3.5 仿真结果 81
3.5.1 单用户系统 81
3.5.2 多用户系统 86
3.6 结论 89
参考文献 89
第4章 面向队列稳定性的协作多播系统通信资源分配研究 94
4.1 概述 94
4.1.1 多播中继技术 94
4.1.2 实现队列稳定性在多播中继技术中的挑战 95
4.1.3 多播中继技术研究现状 95
4.1.4 贡献 97
4.2 协作多播系统模型 97
4.3 字典序最优的协作多播中继算法 101
4.3.1 解耦算法 101
4.3.2 重构信道分配问题 103
4.3.3 从几何角度分析问题 106
4.3.4 算法设计 110
4.3.5 进一步提高性能的讨论 115
4.4 仿真结果 116
4.5 结论 118
参考文献 119
第5章 基于稳定性的移动边缘计算系统时延优化研究 124
5.1 概述 124
5.1.1 移动边缘计算 124
5.1.2 移动边缘计算系统时延优化的挑战 124
5.1.3 移动边缘计算系统的研究现状 125
5.1.4 贡献 126
5.2 移动边缘计算系统模型 127
5.2.1 资源分配模型 128
5.2.2 队列动态方程和稳定性 129
5.2.3 优化问题 130
5.3 基于稳定性的随机资源分配算法 131
5.4 缓存受限时的时延分析 137
5.5 仿真结果 149
5.6 结论 153
参考文献 153
第6章 基于稳定性的内容边缘存储系统的分布式转发和缓存策略
研究 158
6.1 概述 158
6.1.1 内容边缘存储简介 158
6.1.2 内容边缘存储系统性能优化的挑战 158
6.1.3 内容边缘存储系统的研究现状 159
6.1.4 贡献 161
6.2 内容边缘存储系统模型 162
6.2.1 网络结构 162
6.2.2 队列动态方程和稳定性 163
6.2.3 优化问题 164
6.3 带有映射的双队列系统 165
6.3.1 请求转发模型 165
6.3.2 请求/数据队列的动态映射 165
6.3.3 双队列系统中的队列动态方程 166
6.4 分布式转发和缓存机制 169
6.4.1 基于稳定性的优化 169
6.4.2 解耦转发和缓存优化问题 171
6.4.3 算法设计 173
6.4.4 性能评估 174
6.5 仿真结果 182
6.6 结论 186
参考文献 186
第7章 基于高斯过程的网络流量模型动态拟合与多步预测研究 190
7.1 概述 190
7.1.1 网络流量预测对网络资源管理的意义 190
7.1.2 网络流量预测的基本要求 190
7.1.3 网络流量预测的研究现状 191
7.1.4 贡献 195
7.2 系统模型 196
7.2.1 网络模型 196
7.2.2 提出问题 196
7.3 基于GP的多步预测 197
7.3.1 核函数设计 198
7.3.2 多步预测的架构 199
7.3.3 多步预测算法 202
7.4 基于GP和Lyapunov优化的网络流量多步预测 203
7.4.1 队列系统的建模 204
7.4.2 修正预测算法设计 206
7.4.3 复杂度分析 209
7.4.4 应用场景 209
7.5 仿真结果 211
7.5.1 数据集和参数介绍 211
7.5.2 结果与分析 213
7.6 结论 220
参考文献 221
第8章 总结与展望 227
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